氮空位磁力计测量WS2片边缘磁性
介观与纳米尺度物理
2025-07-29 v2
摘要
二维(2D)磁性材料作为探索新奇基本物理及其在自旋电子器件和光电子器件中的潜在应用平台备受关注。最近的体积磁力计研究表明WS2呈现弱铁磁响应，而理论预测其在部分氢化的片片中存在边缘局部磁化。本文采用室温宽场量子金刚石磁力计，对来自bulk晶体的不同厚度(45-160 nm)的原色WS2片（转移至掺杂NV金刚石衬底上）进行成像。我们观察到边缘局部 stray 磁场的直接证据，这些场随外部磁场(4.4-220 mT)呈线性 scaling，最高可达4.7 uT。边缘信号对片厚度的依赖有限，符合偶极场衰减和探测几何。通过磁力学模拟，我们比较了五种备选模型，偏好边缘磁化方向略偏离WS2片平面法向的轴向，这与铜的自旋 canting 在反铁磁耦合的边缘态之间一致。我们的发现将WS2确立为边缘控制2D自旋电子器件的有前景的平台。
引用
@article{arxiv.2505.11728,
title = {Nitrogen-Vacancy Magnetometry of Edge Magnetism in WS2 Flakes},
author = {Ilja Fescenko and Raman Kumar and Thitinun Gas-Osoth and Yifei Wang and Suvechhya Lamichhane and Tianlin Li and Adam Erickson and Nina Raghavan and Tom Delord and Cory D. Cress and Nicholas Proscia and Samuel W. LaGasse and Sy-Hwang Liou and Xia Hong and Jose J. Fonseca and Toshu An and Carlos A. Meriles and Abdelghani Laraoui},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.11728},
year = {2025}
}